粉煤灰超細(xì)粉磨技術(shù)

                                                            鹽城紫光建材設(shè)備有限公司           王玉剛

      粉煤灰的主要化學(xué)成分為SiO2、Al2O3和Fe2O3，高鈣灰則含有較多的CaO。早在1914年，美國(guó)人Anon發(fā)表了“煤灰火山特性的研究”，首先發(fā)現(xiàn)粉煤灰中氧化物具有火山灰特性。而對(duì)用于水泥和混凝土的研究，是由美國(guó)伯克利加洲理工學(xué)粉磨中心的RE維斯在1933年后開始的。由于水泥和混凝土中可以大批量用粉煤灰，因此，其應(yīng)用一直是我國(guó)水泥界研究的重點(diǎn)。粉煤灰在混凝土的利用，主要產(chǎn)生三種效應(yīng)：火山灰活性效應(yīng)，即水泥水化產(chǎn)生的Ca(OH2)將激發(fā)粉煤灰的活性，使之反應(yīng)生成以C-S-H凝膠為主的膠凝物質(zhì);形態(tài)效應(yīng)，即粉煤灰的顆粒形態(tài)所決定的，當(dāng)微珠含量大于50%時(shí)，流動(dòng)性提高，減少混凝土的用水量，改善混凝土的工作性質(zhì);微集料效應(yīng)，即小于45μm篩余的微粉可填充混凝土中的孔隙，與Ca(OH2)反應(yīng)生成的凝膠也可填充微小孔隙，使混凝土更加致密。粉煤灰細(xì)磨后，不但可以加快熟料顆粒的水化速度，還可以提前破壞粉煤灰密實(shí)的球形外殼，加快粉煤灰的火山灰反應(yīng)，從而提高水泥早期強(qiáng)度。粉煤灰原灰或粗灰經(jīng)管磨機(jī)高細(xì)粉磨至一定細(xì)度后,制成粉煤灰摻合料摻入混凝土后,不僅可以取代部分水泥的煤、電、石灰石等消耗，降低混凝土的成本，保護(hù)環(huán)境，而且可以提高混凝土的后期強(qiáng)度，改善新拌混凝土的工作性，改善混凝土的耐久性，生產(chǎn)高性能水泥。因此，粉煤灰的高細(xì)粉磨作為粉煤灰的綜合作用的一條良好的途經(jīng)，必然會(huì)越來(lái)越受到相關(guān)企業(yè)的高度重視。

但目前國(guó)內(nèi)粉煤灰的粉磨普遍存在效率低、消耗高，產(chǎn)品細(xì)度難以控制，需水理超標(biāo)等問(wèn)題。例如，當(dāng)前國(guó)內(nèi)技術(shù)條件下，采用管磨機(jī)粉磨Ⅰ、Ⅱ級(jí)粉煤灰的平均電耗分別為25KW/T~33KW/T和20KW/T~30 KW/T，僅耗電一項(xiàng)成本就高達(dá)每噸13元~20元，造成國(guó)內(nèi)粉煤灰粉磨利潤(rùn)空間縮小，經(jīng)濟(jì)效益不理想。

1.0粉煤灰管磨機(jī)效率普遍低下的原因是多方面的，

　　1.1、磨內(nèi)物料流速過(guò)快

　　入磨粉煤灰粒度一般在1mm以下，表面積150~230m2/kg，粉煤灰進(jìn)入第二倉(cāng)細(xì)度更細(xì)，比表面積在290~330m2/kg以上，加上粉煤灰表面光滑，含有大量球形玻璃體，流動(dòng)性能好。粉煤灰流動(dòng)速度快，容易造成：

　　(1)粉煤灰在管磨機(jī)內(nèi)停留時(shí)間過(guò)短，一般只有幾分鐘，研磨時(shí)間不足，產(chǎn)品細(xì)度容易跑粗：(2)磨內(nèi)料球比嚴(yán)重偏低，研磨體粉磨能力難以發(fā)揮。在下常生產(chǎn)時(shí)停磨打開磨門檢查，常常只見研磨體而看不到粉煤灰，在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)球砸球，球砸襯板現(xiàn)象嚴(yán)重，造成能量的損失，也增大了襯板、研磨體等金屬材料的消耗。

　　為了控制粉煤灰的流動(dòng)速度，達(dá)到合理的料球比和一定的研磨時(shí)間，可在粉煤灰管磨機(jī)內(nèi)使用減慢物料流速的技術(shù)裝置，如ZG復(fù)合式隔倉(cāng)板、溢流型出口篦板、溢流圈等。浙江三獅水泥有限公司、安徽宣城發(fā)電廠、信陽(yáng)大唐發(fā)電廠等單位的粉煤灰管磨機(jī)使用這些技術(shù)措施后，粉煤灰流速都降到了0.6m/min以下，有效改善了磨內(nèi)工況，提高了磨機(jī)產(chǎn)、質(zhì)量，減少了研磨體消耗，并大幅降低了生產(chǎn)噪音，改善了工作環(huán)境。

　　1.2 嚴(yán)重的過(guò)粉磨

　　在普通粉煤灰管磨機(jī)內(nèi)還存在嚴(yán)重的過(guò)粉磨問(wèn)題，導(dǎo)致產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量下降。從粉磨工藝來(lái)考察，在粉磨過(guò)程中，物料在磨內(nèi)沿著磨機(jī)從磨頭到磨尾的縱長(zhǎng)方向上的細(xì)度發(fā)展，由粗到細(xì)，直至出磨細(xì)度為合格料，似乎形成一個(gè)合理的細(xì)度梯度。若進(jìn)一步深入分析，從縱向的每一點(diǎn)的橫截面上來(lái)看，物料顆粒粗細(xì)懸殊，細(xì)度極不均勻。在粉煤灰管磨機(jī)后倉(cāng)內(nèi)的每一個(gè)橫截面上，45μm以下的合格料都占大多數(shù)，但同時(shí)也存在一定量的不合乎細(xì)度要求的粗物料。為了達(dá)到出磨細(xì)度的要求，只好用過(guò)長(zhǎng)的粉磨時(shí)間來(lái)完成。這樣，在磨內(nèi)沿著磨機(jī)縱向的粉磨物料，在細(xì)度發(fā)展過(guò)程中，由磨頭到磨尾合格料的百分含量越集越大，但必須要等待全部物料達(dá)到細(xì)度指標(biāo)合格后，方可排出磨外。

　　由于合格料不能及時(shí)排出磨外，它們對(duì)較粗的物料的進(jìn)一步粉磨起緩沖和阻磨作用，耗費(fèi)過(guò)多的粉磨時(shí)間使粉磨效率無(wú)法提高。同時(shí)，由于部分粉煤灰被過(guò)度粉磨，產(chǎn)品比表面積過(guò)高，需水量超標(biāo)，粉煤灰產(chǎn)品的性能及經(jīng)濟(jì)價(jià)值下降。

　　減少粉煤灰過(guò)粉磨的關(guān)鍵：一是研磨體級(jí)配要恰當(dāng)，避免將粉煤灰中大量的玻璃微珠過(guò)度粉碎。二是采取有效的技術(shù)措施，及時(shí)排出磨內(nèi)合格細(xì)粉。

　　1.3 各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)不合理

　　粉煤灰管磨機(jī)的重要技術(shù)參數(shù)包括：前后倉(cāng)倉(cāng)長(zhǎng)比、研磨體級(jí)配和填充率、磨內(nèi)風(fēng)速等。普通粉煤灰管磨機(jī)常見的問(wèn)題是：

　　1.3.1前后倉(cāng)倉(cāng)長(zhǎng)比不合理，粗磨能力有余而細(xì)磨能力不足：

　　1.3.2*倉(cāng)研磨體級(jí)配有誤，*常見的是使用的球徑偏大，粉磨能量過(guò)多地消耗在球砸球，球砸襯板結(jié)上：

　　1.3.3磨內(nèi)風(fēng)速過(guò)高，細(xì)度跑粗，產(chǎn)品質(zhì)量難以保證。根據(jù)我們的試驗(yàn)結(jié)果和實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)制定合理的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，完全可以解決上述各種問(wèn)題，大幅節(jié)能降耗，提高產(chǎn)品質(zhì)量。例如浙江三獅水泥有限公司、安徽宣城發(fā)電廠、廣西隆安水泥廠等單位等粉煤灰微粉公司，各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)在作了合理的調(diào)整后，粉煤灰管磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)、質(zhì)量都有明顯的提高。

　　1.4水泥管磨機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)

　　經(jīng)過(guò)多年的研究，我們發(fā)現(xiàn)粉煤灰與水泥的粉磨在多個(gè)方面都有各自不同的特點(diǎn)和規(guī)律。

　　1.4.1從粉磨機(jī)理來(lái)看，粉煤灰的粉磨只有體積粉碎與表面粉碎兩種模型，粉磨對(duì)于45μm以下細(xì)粉煤灰(玻璃微體)幾乎不起作用,這與水泥的粉磨又是不同的。水泥與粉煤灰粉磨的這些特點(diǎn)，決定了它們?cè)诜勰スに囘^(guò)程、研磨體級(jí)配、倉(cāng)位布置等等方面各有其規(guī)律，才能達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗的目的。

　　1.4.2從產(chǎn)品性能要求來(lái)看，水泥*看重的是粉磨對(duì)提高早期強(qiáng)度的效果，對(duì)比表面積，水泥顆粒分布有特別的要求，而粉煤灰作為混凝土摻合料，被看重的是對(duì)混凝土工作性及耐久性的改善和提高，對(duì)需水性有特別的要求，因此二者在細(xì)度、顆粒級(jí)配上要求是不同的。

　　1.4.3從粉磨的物料來(lái)看，水泥熟料中占70%以上的阿利特、貝利特是離子晶體結(jié)構(gòu)，結(jié)它們的粉磨需要破壞高強(qiáng)度的離子鍵;而粉煤灰中占50%~80%的是相互粘連在一起的玻璃微珠，物料的粉碎主要是打斷細(xì)小球形玻璃體之間的粘連。

　　1.5目前國(guó)內(nèi)粉煤灰管磨機(jī)，無(wú)論是磨內(nèi)結(jié)構(gòu)還是各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，與水泥磨比較都沒(méi)有大的改變，缺乏針對(duì)性。粉煤灰管磨機(jī)完全套用水泥管磨技術(shù)，在理論上是不科學(xué)的，實(shí)踐上也不可能達(dá)到應(yīng)有的效率。比如，磨內(nèi)篩分技術(shù)應(yīng)用于水泥粉磨能取得良好的效果，但是一些企業(yè)用之于生產(chǎn)粉煤灰效果并不理想，這是因?yàn)榉勖夯胰肽ノ锪狭６然�本小�?.5mm，經(jīng)過(guò)*倉(cāng)的粗磨后，細(xì)度更細(xì)，一般能達(dá)到0.6mm以下，普通篩分裝置根本起不到篩分的作用，反而會(huì)加快粉煤灰的流動(dòng)速度，惡化磨內(nèi)工況。又比如，粉煤灰管磨機(jī)*倉(cāng)研磨體對(duì)物料的粉磨，要求既要有較強(qiáng)的沖擊力，又要有較強(qiáng)的研磨能力，這樣才能與粉煤灰的粉磨機(jī)理相造應(yīng)，才能有較好的效果，套用水泥磨的階梯襯板，溝槽襯板或小波襯板等，都無(wú)法滿足要求。我們專為粉煤灰粉磨過(guò)程的特點(diǎn)，就取得了良好的提高粉磨效率的結(jié)果。

　　1.5.1、磨機(jī)的倉(cāng)數(shù)及倉(cāng)長(zhǎng)比：針對(duì)入磨粉煤灰粒度小，易破碎、水份要求略高及產(chǎn)品要求細(xì)等特點(diǎn)，磨機(jī)確定為兩倉(cāng)磨。一倉(cāng)為細(xì)碎倉(cāng)，二倉(cāng)為研磨倉(cāng)。并做到在保證粉煤灰在一倉(cāng)內(nèi)能得到充分細(xì)碎并穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的同時(shí)，盡可能的調(diào)整二倉(cāng)的長(zhǎng)度，以延長(zhǎng)粉煤灰在二倉(cāng)的研磨時(shí)間。由于粉煤灰產(chǎn)品要求細(xì)，入磨粒度小，產(chǎn)量?jī)H為同細(xì)度水泥的1/2強(qiáng)。由于磨內(nèi)物料變少，研磨體之間的摩擦力加大，磨內(nèi)溫度升高，粉煤灰在研磨過(guò)程中流速過(guò)快容易跑粗。因此為了確保磨機(jī)產(chǎn)量的穩(wěn)定和研磨能力的發(fā)揮，磨機(jī)倉(cāng)長(zhǎng)比的必須合理。

　　1.5.2、研磨體及其級(jí)配一般的開流管磨機(jī)在細(xì)碎倉(cāng)內(nèi)均采用鋼球?yàn)檠心ンw，平均球徑視入磨物料的粒度，水分來(lái)確定。而針對(duì)粉煤灰粒度小，流動(dòng)性好等特點(diǎn)，必需調(diào)整破碎能力，強(qiáng)化研磨能力。因此要根據(jù)磨機(jī)的襯板結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇合適的研磨體，以保證在細(xì)碎倉(cāng)的既破碎又兼粗磨的功能實(shí)現(xiàn)。在磨機(jī)的研磨倉(cāng)我們?nèi)�部采用微型鋼段，通過(guò)增加研磨體比表面積的方式，達(dá)到提高研磨能力的目的。

　　1.5.3、內(nèi)篩分裝置使磨機(jī)研磨倉(cāng)內(nèi)的微型研磨體發(fā)揮*大研磨能力的前提是必須將其所研磨的粉煤灰粒度限制在一定范圍之內(nèi)，如顆粒過(guò)大，微型研磨體將無(wú)能為力。而所擔(dān)當(dāng)這一任務(wù)的，就是我司粉磨中心“新型高細(xì)磨”技術(shù)的核心-ZG磨內(nèi)弧型篩分裝置。但這一弧型篩分裝置也必須根據(jù)物料在破碎倉(cāng)的篩余曲線、物料的水分、產(chǎn)質(zhì)量要求以及安裝時(shí)與磨機(jī)配套性來(lái)確定并重新設(shè)計(jì)。因此我們紫光公司根據(jù)磨機(jī)的規(guī)格，粉煤灰在細(xì)碎倉(cāng)內(nèi)的細(xì)度，粉煤灰水分、產(chǎn)、質(zhì)量要求等設(shè)計(jì)了與之相應(yīng)的篩分裝置，以確保研磨倉(cāng)內(nèi)微型鋼段研磨能力的發(fā)揮及產(chǎn)、質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

　　1.5.4、磨機(jī)襯板針對(duì)粉煤灰的特性及產(chǎn)品的質(zhì)量要求，要達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、高效的目的，必須挖掘磨機(jī)的潛在能力，而在磨機(jī)功率、研磨體形式、裝載量、級(jí)配等確定后，對(duì)磨機(jī)的襯板進(jìn)行與之相應(yīng)的重新設(shè)計(jì)十分必要。傳統(tǒng)的襯板(*常用的如階梯、大波紋、小波紋等)是根據(jù)水泥熟料的易磨性，常規(guī)的入磨粒度和研磨體及水泥的產(chǎn)質(zhì)量要求設(shè)計(jì)并與之相適應(yīng)的。而對(duì)于粉煤灰的特性、產(chǎn)質(zhì)量要求以及研磨體的形式、級(jí)配則明顯不足，應(yīng)有所改變。在細(xì)碎倉(cāng)，如果采用常規(guī)形式的襯板，如階梯、小波紋等。由于階梯襯板對(duì)于鋼段提升的高度過(guò)高，則使鋼段無(wú)法拋落在物料聚集的部位;而小波紋襯板又帶段能力不足，鋼段提升高度不夠，均影響破碎效率。因此，為了使這一級(jí)配的鋼段實(shí)現(xiàn)既能破碎又兼粗磨的功能，我們重新設(shè)計(jì)了提升能力介于階梯式和小波紋襯板之間的雙波紋襯板，較好解決了在細(xì)碎倉(cāng)使用鋼段擔(dān)當(dāng)破碎又兼粗磨的問(wèn)題。在研磨倉(cāng)的襯板，為了提高微段的研磨效率，必須適當(dāng)?shù)募哟髱Ф文芰Γ�增加微段的�?dòng)能及運(yùn)動(dòng)范圍，因此設(shè)計(jì)出比小波紋襯板的波紋數(shù)量減少，加大波紋高度的新型三波紋襯板。提高了微段的研磨效率，效果良好。另外，為了克服因研磨倉(cāng)加長(zhǎng)，鋼段段徑減小可能導(dǎo)致的鋼段運(yùn)動(dòng)中的“渦流”現(xiàn)象，我們?cè)O(shè)計(jì)了高效“活化襯板”和溢流檔料環(huán)，使其均布在研磨倉(cāng)內(nèi)，減緩“渦流” 現(xiàn)象的產(chǎn)生，擴(kuò)大微段的運(yùn)動(dòng)范圍，增強(qiáng)研磨能力。結(jié)果表明，新設(shè)計(jì)的襯板達(dá)到了預(yù)期的目的。

1.5.5、出料篦板為了達(dá)到提高研磨效率的目的，除了增加研磨體的研磨面積和增大研磨體的動(dòng)能外，還要設(shè)法延長(zhǎng)粉煤灰在研磨倉(cāng)內(nèi)的停留時(shí)間，控制料段比，加大研磨機(jī)會(huì)。為了減緩粉煤灰在研磨倉(cāng)內(nèi)的流動(dòng)速度，增加研磨時(shí)間，我們對(duì)出料篦板根據(jù)粉煤灰微粉的產(chǎn)質(zhì)量要求，設(shè)計(jì)了強(qiáng)溢流型出料篦板，通過(guò)精密加工和安裝，達(dá)到增加料段比，延長(zhǎng)粉煤灰在研磨倉(cāng)內(nèi)的停留時(shí)間，加大研磨機(jī)會(huì)，提高產(chǎn)品比表面積的目的。綜上所述，我們始終圍繞著粉煤灰的粉磨特性及礦粉的產(chǎn)、質(zhì)量要求，有針對(duì)性的對(duì)磨機(jī)內(nèi)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了改進(jìn)。幾乎可以說(shuō)，除了磨機(jī)筒體，磨頭襯板、及襯板螺栓外，磨內(nèi)所需的一切配件都重新進(jìn)行了設(shè)計(jì)和改進(jìn)，達(dá)到并超過(guò)了預(yù)期的效果。開發(fā)出了真正意義的“閉路粉煤灰微粉管磨機(jī)”。

2．粉煤灰閉路粉磨技術(shù)

鹽城紫光公司聯(lián)合了國(guó)內(nèi)粉煤灰綜合應(yīng)用**的院校南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)系，成功研制開發(fā)了粉煤灰磨細(xì)專用的球磨機(jī)，將燃煤電廠排放的原灰或者粗灰進(jìn)行磨細(xì)，達(dá)到成品灰細(xì)度。由于電廠經(jīng)過(guò)分選的粉煤灰粗灰里還含有大部分細(xì)灰，在球磨機(jī)前增設(shè)一臺(tái)分選設(shè)備，先將粗灰里的細(xì)灰選出來(lái)，粗灰回球磨機(jī)進(jìn)行研磨，研磨過(guò)的粉煤灰再次進(jìn)行分選，分選后將粗灰再次重新返回球磨機(jī)進(jìn)行超細(xì)研磨，整個(gè)系統(tǒng)形成閉路循環(huán)粉磨，生產(chǎn)出能配制高性能砼的高級(jí)摻合料（微粉），大大提高了粉煤灰綜合利用的經(jīng)濟(jì)效益，能夠?qū)崿F(xiàn)粉煤灰的全部綜合利用。

2.1.磨細(xì)系統(tǒng)流程

 ZG系列粉煤灰超細(xì)球磨機(jī)系統(tǒng)主要由原灰倉(cāng)，輔料倉(cāng)、螺旋給料機(jī)、電子計(jì)量稱、粉煤灰專用球磨機(jī)、選粉機(jī)、氣箱脈沖布袋除塵器、引風(fēng)機(jī)、螺旋輸送機(jī)、斗式提升機(jī)、給料機(jī)、控制系統(tǒng)等組成；系統(tǒng)直接由原灰倉(cāng)下取灰，經(jīng)螺旋給料機(jī)給料，電子稱稱重后由空氣斜槽輸送進(jìn)入磨頭提升機(jī)，由提升機(jī)喂入選粉機(jī)進(jìn)行磨細(xì)前的分選，分選后的粗灰經(jīng)空氣斜槽送入磨機(jī)進(jìn)料口，進(jìn)入球磨機(jī)研磨，經(jīng)磨機(jī)研磨后的物料中含有大量細(xì)灰，再次由提升機(jī)喂入選粉機(jī)分選，分選出的細(xì)灰經(jīng)后續(xù)輸送設(shè)備送入成品灰?guī)�，磨機(jī)尾部配有收塵系統(tǒng)進(jìn)行收塵，采用此種閉路研磨工藝與開路（無(wú)選粉機(jī)）系統(tǒng)相比可提高臺(tái)時(shí)產(chǎn)量30～40%以上

3 　結(jié)語(yǔ)
　　綜上所述，目前國(guó)內(nèi)粉煤灰管磨機(jī)普遍存在的問(wèn)題是：磨內(nèi)物料流速過(guò)快，料球比偏低、嚴(yán)重的“過(guò)粉磨”、各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)不合理以及研磨體級(jí)配、襯板、隔倉(cāng)板、出口篦板結(jié)構(gòu)缺乏針對(duì)性，它們是粉煤灰管磨機(jī)效率低、電耗高的主要原因。針對(duì)這些問(wèn)題，鹽城紫光司成功開發(fā)了“閉路粉煤灰微粉管磨機(jī)技術(shù)”對(duì)粉煤灰管磨機(jī)粉磨過(guò)程進(jìn)行系統(tǒng)的改造，取得了良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，已在國(guó)內(nèi)數(shù)十家企業(yè)得到應(yīng)用，證明一般能提高粉煤灰管磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量35～40%，節(jié)電25%以上，并能提高粉煤灰的質(zhì)量等級(jí)，應(yīng)用前景廣闊。我們?cè)概c致力于粉煤灰加工領(lǐng)域的同仁一道，為我國(guó)的資源再利用，生態(tài)環(huán)境保護(hù)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展盡綿薄之力。